デザインパターン_行動パターン - 「観察者パターン」

デザインパターン_行動パターン - 「観察者パターン」

ダークホースプログラマによるJavaデザインパターンの詳細解説、23のJavaデザインパターン（図表＋フレームワークソースコード解析＋実戦）をノートとしてまとめています。

概要

意味

• オブザーバー モードは、パブリッシュ/サブスクライブ (パブリッシュ/サブスクライブ) モードとも呼ばれ、1 対多の依存関係を定義し、複数のオブザーバー オブジェクトがサブジェクト オブジェクトを同時にリッスンできるようにします。サブジェクト オブジェクトはすべてのオブザーバー オブジェクトに状態の変化を通知し、オブザーバー オブジェクトが自動的に更新できるようにします。

構造

オブザーバー パターンには次の役割があります。

• サブジェクト: 抽象サブジェクト (抽象観察)、抽象サブジェクトの役割はコレクション内のすべてのオブザーバー オブジェクトを保存します。各サブジェクトは任意の数のオブザーバーを持つことができ、抽象サブジェクトはインターフェイスを提供し、オブザーバー オブジェクトを追加および削除できます。
• ConcreteSubject: 特定のサブジェクト (特定のオブザーバー)。このロールは、関連する状態を特定のオブザーバー オブジェクトに保存し、特定のサブジェクトの内部状態が変化したときに、登録されているすべてのオブザーバーに通知を送信します。
• オブザーバー: 抽象オブザーバーはオブザーバーの抽象クラスであり、テーマの変更が通知されたときに自身を更新するように更新インターフェイスを定義します。
• ConcrereObserver: 具体的なオブザーバー。トピックの変更が通知されたときに自身の状態を更新するために、抽象オブザーバーによって定義された更新インターフェイスを実装します。

事例の実現

【例】WeChat公式アカウント

WeChat公式アカウントを利用していると誰もが経験することですが、フォローしている公式アカウントに新しいコンテンツが更新されると、その公式アカウントをフォローしているWeChatクライアントにプッシュされます。このようなシナリオをシミュレートするために、WeChat ユーザーがオブザーバー、WeChat 公式アカウントがオブザーバー (主体役割) となるオブザーバー モードを使用します。Program Ape の公式アカウントをフォローする複数の WeChat ユーザーが存在します。

クラス図は次のとおりです。

コードは以下のように表示されます:

• 更新されたメソッドを定義する抽象オブザーバー クラス

  public interface Observer {
        
        
      void update(String message);
  }
  

• 特定のオブザーバー クラス。WeChat ユーザーはオブザーバーであり、update メソッドを実装します。

  public class WeixinUser implements Observer {
        
        
      // 微信用户名
      private String name;
  
      public WeixinUser(String name) {
        
        
          this.name = name;
      }
      
      @Override
      public void update(String message) {
        
        
          System.out.println(name + "-" + message);
      }
  }
  

• 抽象サブジェクト クラス (監視)。アタッチ、デタッチ、通知の 3 つのメソッドを提供します。

  public interface Subject {
        
        
      // 增加订阅者（观察者对象）
      public void attach(Observer observer);
  
      // 删除订阅者（观察者对象）
      public void detach(Observer observer);
      
      // 通知订阅者更新消息
      public void notify(String message);
  }
  

• WeChat パブリック アカウントは特定のトピック クラス (具体的にはオブザーバー) であり、パブリック アカウントを購読する WeChat ユーザーを格納し、抽象トピックのメソッドを実装します。

  public class SubscriptionSubject implements Subject {
        
        
      // 储存订阅公众号的微信用户
      private List<Observer> weixinUserlist = new ArrayList<Observer>();
  
      @Override
      public void attach(Observer observer) {
        
        
          weixinUserlist.add(observer);
      }
  
      @Override
      public void detach(Observer observer) {
        
        
          weixinUserlist.remove(observer);
      }
  
      @Override
      public void notify(String message) {
        
        
          for (Observer observer : weixinUserlist) {
        
        
              observer.update(message);
          }
      }
  }
  

• クライアントプログラム

  public class Client {
        
        
      public static void main(String[] args) {
        
        
          // 1.创建公众号对象
          SubscriptionSubject mSubscriptionSubject = new SubscriptionSubject();
          // 2.创建微信用户
          WeiXinUser user1 = new WeiXinUser("孙悟空");
          WeiXinUser user2 = new WeiXinUser("猪悟能");
          WeiXinUser user3 = new WeiXinUser("沙悟净");
          // 3.订阅公众号
          mSubscriptionSubject.attach(user1);
          mSubscriptionSubject.attach(user2);
          mSubscriptionSubject.attach(user3);
          // 4.公众号更新发出消息给订阅的微信用户
          mSubscriptionSubject.notify("传智黑马的专栏更新了");
      }
  }
  

  出力

  孙悟空-传智黑马的专栏更新了
  猪悟能-传智黑马的专栏更新了
  沙悟净-传智黑马的专栏更新了
  

長所と短所

アドバンテージ

• 対象と観察者の間の結合関係は減少し、両者の間には抽象的な結合関係が存在します。
• 観測者が通知を送信し、登録されている観測者全員に情報が届く【ブロードキャストの仕組みが実現可能】

欠点がある

• オブザーバーの数が多い場合、すべてのオブザーバーが監視対象からの通知を受信するまでに時間がかかります。
• オブザーバーに循環依存関係がある場合、オブザーバーによって送信された通知によってオブザーバーが循環的に呼び出され、システムがクラッシュする原因になります。

使用するシーン

• オブジェクト間には 1 対多の関係があり、1 つのオブジェクトの状態の変化は他のオブジェクトに影響を与えます。
• 抽象モデルに 2 つの側面があり、一方が他方に依存する場合。

JDK で提供される実装 - Observable/Observer

Java では、オブザーバー パターンはjava.util.Observable(抽象主题角色类)とによって定義されjava.util.Observer(抽象观察角色接口)、そのサブクラスが実装されている限り、オブザーバー パターンのインスタンスを記述することができます。

観察可能なクラス

Observable クラスは抽象ターゲット クラス (observed) であり、通知されるすべてのオブザーバー オブジェクトを格納するための Vector コレクション メンバー変数を持ちます。

private Vector<Observer> obs;
	
// 在无参构造方法中赋值
public Observable() {
    
    
    obs = new Vector<>();
}

その最も重要な 3 つの方法を紹介しましょう。

• void addObserver(Observer o)メソッド: 新しいオブザーバー オブジェクトをコレクションに追加するために使用されます。

  public synchronized void addObserver(Observer o) {
        
        
      if (o == null)
          throw new NullPointerException();
      // 如果不存在则添加到集合中
      if (!obs.contains(o)) {
        
        
          obs.addElement(o);
      }
  }
  

• void notifyObservers(Object arg)メソッド: コレクション内のすべてのオブザーバー オブジェクトの update メソッドを呼び出して、データの変更を通知します。通常、後からセットに参加したオブザーバーには早めに通知されます。

  public void notifyObservers() {
        
        
      notifyObservers(null);
  }
  			||
              \/
                  
  public void notifyObservers(Object arg) {
        
        
      Object[] arrLocal;
  
      synchronized (this) {
        
        
          // 只有changed为true才可以执行到下面的for循环
          if (!changed)
              return;
          // 集合转数组
          arrLocal = obs.toArray();
          // 这个方法会将changed置为false 因为即将进行通知
          clearChanged();
      }
  	// 倒序遍历数组 所以这就是为什么越晚加入集合的观察者越先得到通知
      for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
          // 逐一通知观察者（调用update方法）
          ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
  }
  

• void setChange()メソッド: これは、ターゲット オブジェクトが変更されたことを示すブール型の内部フラグを設定するために使用されます。NoticeObservers() は、true の場合にのみオブザーバーに通知します。

  protected synchronized void setChanged() {
        
        
      changed = true;
  }
  

オブザーバーインターフェース

Observer インターフェイスは、ターゲット オブジェクトの変更を監視する抽象オブザーバーであり、ターゲット オブジェクトが変更されると、オブザーバーに通知され、更新メソッドを呼び出して対応する作業を実行します。

【例】警察は泥棒を捕まえた

監視者パターンは、警察が泥棒を捕まえるために使用することもできます。警察は監視者、泥棒は監視される側です。コードは以下のように表示されます:

• 泥棒はオブザーバーであるため、Observable クラスを継承する必要があります。

  public class Thief extends Observable {
        
        
  
      private String name;
  
      public Thief(String name) {
        
        
          this.name = name;
      }
      
      public void setName(String name) {
        
        
          this.name = name;
      }
  
      public String getName() {
        
        
          return name;
      }
  
      public void steal() {
        
        
          System.out.println("小偷：我偷东西了，有没有人来抓我！！！");
          super.setChanged(); // changed = true，调用通知的方法 才会执行观察者的update方法
          super.notifyObservers();
      }
  }
  
  

• 警察はオブザーバーであるため、オブザーバー インターフェイスを実装する必要があります。

  public class Policemen implements Observer {
        
        
  
      private String name;
  
      public Policemen(String name) {
        
        
          this.name = name;
      }
      public void setName(String name) {
        
        
          this.name = name;
      }
  
      public String getName() {
        
        
          return name;
      }
  
      @Override
      public void update(Observable o, Object arg) {
        
        
          System.out.println(this.getName() + "警察：" + ((Thief) o).getName() + "，我已经盯你很久了，你可以保持沉默，但你所说的将成为呈堂证供！！！");
      }
  }
  

• クライアントコード

  public class Client {
        
        
      public static void main(String[] args) {
        
        
          // 创建小偷对象
          Thief t = new Thief("隔壁老王");
          // 创建警察对象
          Policemen p = new Policemen("小李");
          // 让警察盯着小偷（订阅）
          t.addObserver(p);
          // 小偷偷东西（发布）
          t.steal();
      }
  }
  

  出力

  小偷：我偷东西了，有没有人来抓我！！！
  小李警察：隔壁老王，我已经盯你很久了，你可以保持沉默，但你所说的将成为呈堂证供！！！